Кафедра ПБТПи. ПСанкт-Петербургский университет ГПС МЧС России. КАФЕДРА

Кафедра ПБТПи. ПСанкт-Петербургский университет ГПС МЧС России. КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ Тема № 4: « ПОЖАРНАЯ ОПАСНОСТЬ СТАТИЧЕСКОГО И АТМОСФЕРНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА » Практическое занятие № 4. 4: «ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО МОЛНИЕЗАЩИТЕ ИНСТРУКЦИИ СО-153 -34. 21. 122 -2003» Цель занятия: Приобрести навыки в определении зоны защиты молниеотводов и графическом построении зоны молниезащиты на основе требований нормативных документов, путем рассмотрения методики расчета и решения задач. УЧЕБНЫЕ ВОПРОСЫ: 1. Классификация зданий и сооружений, подлежащих защите от прямых ударов молнии и ее вторичных проявлений. 2. Расчет высоты молниеотводов.

Кафедра ПБТПи. ПСанкт-Петербургский университет ГПС МЧС России. КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ ЛИТЕРАТУРА Основная 1. Агунов М. В. , Маслаков М. Д. , Пелех М. Т. Пожарная безопасность электроустановок: Учебник. – СПб. : Cанкт-Петербургский университет Государственной противопожарной службы МЧС России, 2012. – 292 с. Дополнительная 1. Маслаков М. Д. , Пелех М. Т. , Родионов В. А. , Хорошилов О. А. Пожарная безопасность электроустановок. Молниезащита и защита от статического электричества: Учебное пособие. – СПб. : Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России, 2010. – 234 с.

Кафедра ПБТПи. ПСанкт-Петербургский университет ГПС МЧС России. КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ Нормативные правовые акты Федеральные законы Федеральный закон Российской Федерации от 22 июля 2008 г. № 123 -Ф 3 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» (ФЗ № 117, 185, 160, 234). ГОСТ, НПБ, ППБ, РД, ВППБ, СНи. П 1. Правила устройства электроустановок. — 7 е изд. , ‑ перераб. и доп. – 2015. 2. СО-153 -34. 21. 122 -2003. Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций. – М. : Изд-во МЭИ, 2004. – 56 с.

Кафедра ПБТПи. ПСанкт-Петербургский университет ГПС МЧС России. КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ КАТЕГОРИИ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ ПО МОЛНИЕЗАЩИТЕ РД 34. 21. 122 -87 I категория Производственные помещения, в которых в нормальных технологических режимах могут находится и образовываться взрывоопасные концентрации газов, паров, пылей, волокон (это взрывоопасные зоны классов В-I (1) и В-II (2)). II категория Производственные здания и сооружения, в которых появление взрывоопасной концентрации происходит в результате нарушения нормального технологического режима, а также наружные установки, содержащие взрывоопасные жидкости и газы (это взрывоопасные зоны классов В-Iа (2), В-Iб, В-Iг (2), В-IIа (22)). III категория Все остальные здания и сооружения.

Кафедра ПБТПи. ПСанкт-Петербургский университет ГПС МЧС России. КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ От прямых ударов молнии , вторичных ее воздействий (электростатической и электромагнитной индукции) , заноса высокого потенциала через наземные и подземные коммуникации. От прямых ударов молнии , вторичных ее воздействий , заноса высоких потенциалов через наземные и подземные коммуникаци и только в местностях со средней продолжительностью гроз 10 ч в год и более. Наружные установки класса В-Iг (2), подлежат защите от прямых ударов молнии на всей территории страны (некоторые из них, например, резервуары с плавающими крышами подлежат защите и от электростатической индукции). Молниезащита предусматривается в местностях со средней продолжительностью гроз 20 ч в год. Должны быть защищены от: прямых ударов молнии и заноса высоких потенциалов через наземные металлические коммуникации. ОБЪЕКТЫ ДОЛЖНЫ БЫТЬ ЗАЩИЩЕНЫ ОБЪЕКТЫ I КАТЕГОРИИ ОБЪЕКТЫ II КАТЕГОРИИ

Кафедра ПБТПи. ПСанкт-Петербургский университет ГПС МЧС России. КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ МОЛНИЯ Удар молнии в землю — это электрический разряд атмосферного происхождения между грозовым облаком и землей, состоящий из одного или нескольких импульсов тока.

Кафедра ПБТПи. ПСанкт-Петербургский университет ГПС МЧС России. КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ ПРЯМОЙ УДАР МОЛНИИ В МОЛНИЕОТВОД

Кафедра ПБТПи. ПСанкт-Петербургский университет ГПС МЧС России. КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ МЕХАНИЧЕСКИЕ Резким выделением теплоты. Канал молнии имеет высокую температуру (30000 С и выше). Тепловая энергия превышает 5, 5 Дж. Термическое воздействие токов молнии на проводники вызывает не только их нагрев, но и оплавление. Ударной волной, распространяющейся от канала молнии, и электродинамическими силами, действующими на проводники с токами молнии. Воздействие может быть причиной сплющивания тонких металлических трубок и схлестывания проводников. Поражением людей или животных электрическим током и появлением перенапряжений на пораженных элементах объекта. Перенапряжение пропорционально амплитуде и крутизне тока молнии, индуктивности конструкций и сопротивлению заземлителей, по которым ток молнии отводится в землю. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ТЕРМИЧЕСКИЕ ПРЯМОЙ УДАР МОЛНИИ (обуславливает следующие воздействия на объекты)

Кафедра ПБТПи. ПСанкт-Петербургский университет ГПС МЧС России. КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ Проявляется в виде возникновения значительных разностей потенциалов между металлическими конструкциями и землей, вызванных протеканием токов через большие сопротивления утечки. разности потенциалов создают опасность для людей при отсутствии надлежащего заземления и способны вызывать искры в воздушных промежутках. Связана с образованием в металлических контурах ЭДС, вследствие чего в местах сближения протяженных металлических конструкций, в разрывах незамкнутых контуров создается опасность перекрытий и искрений. По вводимым в объект коммуникациям проводам воздушных линий электропередач, кабелям, трубопроводам. Возможен в случае, если коммуникации окажутся слишком близко расположенными от молниеотводов. ЗАНОС ВЫСОКОГО ПОТЕНЦИАЛАЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКАЯ ИНДУКЦИЯ ВТОРИЧНЫЕ ПРОЯВЛЕНИЯ МОЛНИИ (связаны с действием на объект)

Кафедра ПБТПи. ПСанкт-Петербургский университет ГПС МЧС России. КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ БЛИЗКИЙ УДАР МОЛНИИ В ЛИНИЮ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Кафедра ПБТПи. ПСанкт-Петербургский университет ГПС МЧС России. КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ УДАЛЕННЫЙ УДАР МОЛНИИ В ЛИНИЮ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Кафедра ПБТПи. ПСанкт-Петербургский университет ГПС МЧС России. КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ НЕПРЯМОЙ УДАР МОЛНИИ

Кафедра ПБТПи. ПСанкт-Петербургский университет ГПС МЧС России. КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ НЕПРЯМОЙ УДАР МОЛНИИ

Кафедра ПБТПи. ПСанкт-Петербургский университет ГПС МЧС России. КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ Тип объекта Последствия удара молнии ОБЫЧНЫЙ ОБЪЕКТ Жилой дом Отказ электроустановок, пожар и повреждение имущества. Обычно небольшое повреждение предметов, расположенных в месте удара молнии или задетых ее каналом. Ферма Первоначально — пожар и занос опасного напряжения, затем — потеря электропитания с риском гибели животных из-за отказа электронной системы управления вентиляцией, подачи корма и т. д. Театр; школа; универмаг; спорт. сооружение Отказ электроснабжения (например, освещения), способный вызвать панику. Отказ системы пожарной сигнализации, вызывающий задержку противопожарных мероприятий. Промышленные предприятия Дополнительные последствия, зависящие от условий производства — от незначительных повреждений до больших ущербов из-за потерь продукции. Больница; детский сад; дом для престарелых Отказ электроснабжения (например, освещения), способный вызвать панику. Отказ системы пожарной сигнализации, вызывающий задержку противопожарных мероприятий. Потери средств связи, сбои компьютеров с потерей данных. ПРИМЕРЫ КЛАССИФИКАЦИИ ОБЪЕКТОВ (СО 153 -34. 21. 122 -2003)

Кафедра ПБТПи. ПСанкт-Петербургский университет ГПС МЧС России. КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ Тип объекта Последствия удара молнии Банк; страховая компания; коммер. офис Отказ электроснабжения (например, освещения), способный вызвать панику. Отказ системы пожарной сигнализации, вызывающий задержку противопожарных мероприятий. Потери средств связи, сбои компьютеров с потерей данных. Музеи и арх. памятники Невосполнимая потеря культурных ценностей. Специальный объект с ограниченной опасностью Средства связи; электростанции; пожароопасные производства Недопустимое нарушение коммунального обслуживания (телекоммуникаций). Косвенная опасность пожара для соседних объектов. Специальный объект, представляющий опасность для непосредственного окружения Нефтеперерабатывающие предприятия; заправочные станции; производства петард и фейерверков Пожары и взрывы внутри объекта и в непосредственной близости. Cпециальный объект, опасный для экологии Химический завод; атомная электростанция; биохимические фабрики и лаборатории Пожар и нарушение работы оборудования с вредными последствиями для окружающей среды. ПРИМЕРЫ КЛАССИФИКАЦИИ ОБЪЕКТОВ (СО 153 -34. 21. 122 -2003)

Кафедра ПБТПи. ПСанкт-Петербургский университет ГПС МЧС России. КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ УРОВНИ ЗАЩИТЫ ОТ ПРЯМЫХ УДАРОВ МОЛНИИ (ПМУ) ДЛЯ ОБЫЧНЫХ ОБЪЕКТОВ (СО 153 -34. 21. 122 -2003) Уровень защиты Надежность защиты от ПУМ I 0, 98 II 0, 95 III 0, 90 IV 0,

Кафедра ПБТПи. ПСанкт-Петербургский университет ГПС МЧС России. КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ Уровень защиты Материал Сечение, мм 2 Молниеприемника токоотвода заземлителя I-IV Сталь 50 50 80 I-IV Алюминий 70 25 Не примен. I-IV Медь 35 16 50 Уровень защиты Среднее расстояние, м I 10 II 15 III 20 IV 25 СРЕДНИЕ РАССТОЯНИЯ МЕЖДУ ТОКООТВОДАМИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УРОВНЯ ЗАЩИЩЕННОСТИ МАТЕРИАЛ И МИНИМАЛЬНЫЕ СЕЧЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ВНЕШНЕЙ МЗСМолниеприемник – часть молниеотвода, предназначенная для перехвата молний. Токоотвод (спуск) – часть молниеотвода, предназначенная для отвода тока молнии от молниеприемника к заземлителю. Заземлитель – проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через проводящую среду. КОНСТРУКЦИЯ МОЛНИЕОТВОДА

Кафедра ПБТПи. ПСанкт-Петербургский университет ГПС МЧС России. КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ 25 500050005000 20 2, 0 23 2, 5 10000 56 г вба 15 2, 0 9 2 1 4 3 а – на деревянной опоре; б – металлический решетчатый типа М-25; в – на железобетонной опоре; г – молниеприемник из металлических труб, установленных на крыше; 1 – опора (стойка); 2 – молниеприемник; 3 – подножник; 4 – токопровод (спуск); 5 – фланец; 6 – оттяжка. КОНСТРУКЦИИ СТЕРЖНЕВЫХ МОЛНИЕОТВОДОВ И МОЛНИЕПРИЕМНИКОВ

Кафедра ПБТПи. ПСанкт-Петербургский университет ГПС МЧС России. КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ № п/п Заземлитель Эскиз Размеры, м 1 Железобетонный подножник a 1, 8 b 0, 4 l 2, 2 2 Железобетонная свая d = 0, 25 0, 4 l 5 3 Стальной двухстержневой: полоса размером 40 4 мм стержни диаметром d = 10 20 мм t 0, 5 l = 3 5 c = 3 5 4 Стальной трехстержневой: полоса размером 40 х4 мм стержни диаметром d = 10 20 мм t 0, 5 l = 3 5 c = 5 6 cb а l d l lt t lc. ТИПОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ ЗАЗЕМЛИТЕЛЕЙ

Кафедра ПБТПи. ПСанкт-Петербургский университет ГПС МЧС России. КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ Выбор типа и высоты молниеотводов производится исходя из значений требуемой надежности защиты: Р з = 1 – P пр. , где P пр. – вероятность прорыва молнии в зону защиты. Вероятность прорыва молнии в зону защиты – это отношение числа ударов молнии в защищенный объект (числа прорывов) к общему числу ударов в молниеотвод и объект. Подсчет ожидаемого количества N поражений молнией зданий или сооружений, не имеющих молниезащиты, в год производится по формулам: — для сосредоточенных зданий и сооружений (дымовые трубы, вышки, башни): — для зданий и сооружений прямоугольной формы : где h – наибольшая высота здания или сооружения, м; S , L – соответственно ширина и длина здания или сооружения, м; N g – среднегодовое число ударов молнии в 1 км земной поверхности (удельная плотность ударов молнии в землю) в месте нахождения здания или сооружения. РАСЧЕТ ВЫСОТЫ МОЛНИЕОТВОДОВ 206 g 2109 Nh. N 6 g 210]7, 766[Nhh. Lh. SN

Кафедра ПБТПи. ПСанкт-Петербургский университет ГПС МЧС России. КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ Среднегодовая продолжительность гроз, ч Удельная плотность ударов молнии в землю Ng, 1/(км 2 ·год) 10 – 20 1 20 – 40 2 40 – 60 4 60 – 80 5, 5 80 – 100 7 100 и более 8, 5 УДЕЛЬНАЯ ПЛОТНОСТЬ УДАРОВ МОЛНИИ В ГОД Ng , 1/(км 2 ·год)

Кафедра ПБТПи. ПСанкт-Петербургский университет ГПС МЧС России. КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ КАРТА Ng (ПЛОТНОСТЬ ГРОЗОВЫХ РАЗРЯДОВ НА ЗЕМЛЮ)

Кафедра ПБТПи. ПСанкт-Петербургский университет ГПС МЧС России. КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ КАРТА УДЕЛЬНОЙ ПЛОТНОСТИ ГРОЗОВЫХ РАЗРЯДОВ НА ЗЕМЛЮ Ng

Кафедра ПБТПи. ПСанкт-Петербургский университет ГПС МЧС России. КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ I. ЗОНА ЗАЩИТЫ ОДИНОЧНОГО СТЕРЖНЕВОГО МОЛНИЕОТВОДА Зона типа А : h 0 = 0, 85· h ; R 0 = (1, 1 — 0, 002· h )· h R x = (1, 1 — 0, 002· h )·( h — h x /0, 85) Зона типа Б : h 0 = 0, 92· h ; R 0 = 1, 5· h R x = 1, 5·( h — h x /0, 92) где R x и h x определяются по закону подобия треугольников. Для зоны типа Б высота молниеотвода при известных величинах R x и h x может быть определена: h = ( R x +1, 63· h x )/1, 5 1 – граница зоны защиты на уровне h x ; 2 – то же на уровне земли.

Кафедра ПБТПи. ПСанкт-Петербургский университет ГПС МЧС России. КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ РАСЧЕТ ЗОНЫ ЗАЩИТЫ ОДИНОЧНОГО СТЕРЖНЕВОГО МОЛНИЕОТВОДА Надежность защиты Р з Высота молниеотвода h, м Высота конуса h 0 , м Радиус конуса r 0 , м 0, 9 * от 0 до 100 0, 85· h 1, 2· h от 100 до 150 0, 85· h [1, 2 — 10 -3 ·( h — 100)]· h 0, 95 ** 150 0, 92· h 1, 5· h 0, 99 * от 0 до 30 0, 8· h от 30 до 100 0, 8· h [0, 8 — 1, 43· 10 -3 ·( h — 30)]· h от 100 до 150 [0, 8 — 10 -3 ·( h — 100)]· h 0, 7· h 0, 995 ** 150 0, 85· h (1, 1 — 0, 002· h )· h 0, 999 * от 0 до 30 0, 7· h 0, 6· h от 30 до 100 [0, 7 — 7, 14· 10 -4 ·( h — 30)]· h [0, 6 — 1, 43· 10 -3 ·( h — 30)]· h от 100 до 150 [0, 65 — 10 -3 ·( h — 100)]· h [0, 5 — 2· 10 -3 ·( h — 100)]· h * – по CO 153 -34. 21. 122 -2003; ** – по РД 34. 21. 122 —

Кафедра ПБТПи. ПСанкт-Петербургский университет ГПС МЧС России. КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ ЗОНА ЗАЩИТЫ ДВОЙНОГО СТЕРЖНЕВОГО МОЛНИЕОТВОДА L – расстояние между стержневыми молниеотводами; 1 – граница зоны защиты на уровне h x 1 ; 2 – то же на уровне h x 2 ; 3 – то же на уровне земли.

Кафедра ПБТПи. ПСанкт-Петербургский университет ГПС МЧС России. КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ РАСЧЕТ ЗОНЫ ЗАЩИТЫ ДВОЙНОГО СТЕРЖНЕВОГО МОЛНИЕОТВОДА Надежность защиты Р з Высота молниеотвода h, м Высота конуса h 0 , м Радиус конуса r 0 , м 0, 9 * от 0 до 30 5, 75· h 2, 5· h от 30 до 100 [5, 75 — 3, 57· 10 -3 ·( h — 30)]· h 2, 5· h от 100 до 150 5, 5· h 2, 5· h 0, 99 * от 0 до 30 4, 75· h 2, 25· h от 30 до 100 [4, 25 — 3, 57· 10 -3 ·( h — 30)]· h [2, 25 — 0, 0107·( h — 30)]· h от 100 до 150 4, 5· h 1, 5· h 0, 999 * от 0 до 30 4, 25· h 2, 25· h от 30 до 100 [4, 25 — 3, 57· 10 -3 ·( h — 30)]· h [2, 25 — 0, 0107· 10 -3 ·( h — 30)]· h от 100 до 150 4, 0· h 1, 5· h * – по CO 153 -34. 21. 122 —

Кафедра ПБТПи. ПСанкт-Петербургский университет ГПС МЧС России. КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ II. ЗОНА ЗАЩИТЫ ОДИНОЧНОГО ТРОСОВОГО МОЛНИЕОТВОДА a – расстояние между точками подвеса тросов; 1 – граница зоны защиты на уровне h x ; 2 – то же на уровне земли.

Кафедра ПБТПи. ПСанкт-Петербургский университет ГПС МЧС России. КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ Здесь h – высота троса в точке наибольшего провеса. С учетом стрелы провеса троса сечением 35 -50 мм 2 при известной высоте опор h оп и длине пролета L 120 м высота троса h = h оп — 2 м, а при L = 120 -150 м высота троса h = h оп — 3 м. Конфигурацию и размеры зоны защиты одиночных тросовых молниеотводов определяют по формулам: Зона типа А : h 0 = 0, 85· h ; R 0 = (1, 35 — 0, 0025· h )· h ; R x = (1, 35 — 0, 0025· h )·( h — h x /0, 85). Зона типа Б : h 0 = 0, 92· h ; R 0 = 1, 7· h ; R x = 1, 7·( h — h x /0, 92). Для зоны типа Б высота одиночного тросового молниеотвода при известных h x и R x равна: h = (R x +1, 85· h )/1, 7 ОДИНОЧНЫЙ ТРОСОВЫЙ МОЛНИЕОТВОД

Кафедра ПБТПи. ПСанкт-Петербургский университет ГПС МЧС России. КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ РАСЧЕТ ЗОНЫ ЗАЩИТЫ ОДИНОЧНОГО ТРОСОВОГО МОЛНИЕОТВОДА Надежность защиты Р з Высота молниеотвода h, м Высота конуса h 0 , м Радиус конуса r 0 , м 0, 9 * от 0 до 150 0, 87∙ h 1, 5∙ h 0, 95 ** 150 0, 92∙ h 1, 7∙ h 0, 99 * от 0 до 30 0, 8∙ h 0, 95∙ h от 30 до 100 0, 8∙ h [0, 95 — 7, 14∙ 10 -4 ∙( h — 30)]∙ h от 100 до 150 0, 8∙ h [0, 9 — 10 -3 ∙( h — 100)]∙ h 0, 995 ** 150 0, 85∙ h (1, 35 — 0, 0025∙ h )∙ h 0, 999 * от 0 до 30 0, 75∙ h 0, 7∙ h от 30 до 100 [0, 75 — 4, 28∙ 10 -4 ∙( h — 30)]∙ h [0, 7 — 1, 43 10 -3 ∙( h — 30)]∙ h от 100 до 150 [0, 72 — 10 -3 ∙( h — 100)]∙ h [0, 6 — 10 -3 ∙( h — 1 00)]∙ h * – по CO 153 -34. 21. 122 -2003; ** – по РД 34. 21. 122 —

Кафедра ПБТПи. ПСанкт-Петербургский университет ГПС МЧС России. КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ Пример 1. Определить соответствие молниезащиты прямоугольного здания длиной L =9 метров, шириной S =6 метров и высотой h x =5, 5 метра требованиям пожарной безопасности. Для защиты от прямых ударов молнии используется одиночный крышевой молниеотвод, расположенный в центре крыши здания, с молниеприемником типа МП-1 длиной L м = 5, 5 метра. Предусмотренная надежность защиты равна 0, 9. Решение: 1) Определим высоту молниеотвода, сложив высоту здания и длину молниеприемника: 2) Исходя из предусмотренной надежности защиты здания, определим высоту защитного конуса и его радиус: а) высота конуса б) радиус конуса 3) Определим, вписывается ли контур здания в защитный конус, для чего сначала найдем половину длины диагонали вида сверху контура здания: ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗОНЫ ЗАЩИТЫ МОЛНИЕОТВОДОВ 31 м. Lhhмx 115, 5 мhh 3 5, 91185, 00 мhr 2, 13112, 10 м SLd 4 1, 5 2 )6()9(

Кафедра ПБТПи. ПСанкт-Петербургский университет ГПС МЧС России. КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ Вывод: Радиус горизонтального сечения r x на высоте h x здания больше половины длины диагонали вида сверху контура здания, следовательно, принятый вариант молниезащиты соответствует требованиям пожарной безопасности. 4) Определим, радиус горизонтального сечения r x на высоте h x здания: 32 Зона типа Б ; р = 0, 95 Исходя из предусмотренной надежности защиты здания, определим высоту защитного конуса и его радиус: а) высота конуса: (м) б) радиус конуса: (м) м h hhr r o xoo x 4 4, 5 3 5, 9 5, 53 5, 92, 13)( 12, 101192, 00 hh 5, 16115, 10 hr

Определим радиус горизонтального сечения r x на высоте h x здания: (м) >5, 41(м) Зона типа А ; р = 0, 995 Определим радиус горизонтального сечения r x на высоте h x здания: 5 4, 797, 5115, 1 92, 0 5, 5 115, 1 92, 0 5, 1 x x h hr )(4 1, 5)(88, 45 3, 4022, 01, 14 7, 611022, 01, 1 85, 0 5, 5 1111002, 01, 1 85, 0 002, 01, 1 мм h hhrx x

Пример 2. Определить соответствие молниезащиты прямоугольного здания длиной L =10 метров, шириной S =6 метров и высотой h x =4 метра требованиям пожарной безопасности. Для защиты от прямых ударов молнии используются одиночный тросовый молниеотвод высотой 5 метров (с учетом провеса) над поверхностью крыши, расположенный вдоль центральной линии крыши здания, с расстоянием между точками подвеса тросов на крыше a =10 метров. Предусмотренная надежность защиты равна 0, 99.

Кафедра ПБТПи. ПСанкт-Петербургский университет ГПС МЧС России. КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ Вывод: Поскольку полуширина здания равная 3 метрам меньше полуширины зоны защиты равной 3, 8 метра, здание полностью вписывается в зону защиты одиночного тросового молниеотвода и, следовательно, принятый вариант молниезащиты соответствует требованиям пожарной безопасности. Решение: 1) Определим высоту молниеотвода, сложив высоту здания и высоту тросового молниеотвода над поверхностью крыши: 2) Исходя из предусмотренной надежности защиты здания, определим высоту защитного конуса и его радиус: а) высота конуса б) радиус конуса 3) Определим, полуширину r х зоны защиты требуемой надежности на высоте h x от поверхности земли: 33 мh 954 мhh 2, 798, 00 мhr 5 5, 8995, 00 мrx 8, 3 2, 7 42, 75 5,

Зона типа Б ; р = 0, 95 Исходя из предусмотренной надежности защиты здания, определим высоту защитного конуса и его радиус: а) высота конуса: (м) б) радиус конуса: (м) Определим радиус горизонтального сечения r x на высоте h x здания: (м) >3(м)28, 8992, 00 hh 3, 1597, 10 hr 905, 73 5, 497, 1 92, 0 4 97, 1 92, 0 7, 1 x x h hr

Зона типа А ; р = 0, 995 Исходя из предусмотренной надежности защиты здания, определим высоту защитного конуса и его радиус: а) высота конуса: (м); б) радиус конуса: (м). Определим радиус горизонтального сечения r x на высоте h x здания: 65, 7985, 00 hh 94 7, 11990025, 03 5, 10 hhr )(3)(7, 53, 40225, 03 5, 1 85, 0 4 990025, 03 5, 1 85, 0 0025, 03 5, 1 мм h hhrx x

Кафедра ПБТПи. ПСанкт-Петербургский университет ГПС МЧС России. КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗОНЫ ЗАЩИТЫ МОЛНИЕОТВОДОВ ЗАДАЧИ СИНТЕЗА ПО ИНСТРУКЦИИ РД. Методика определения высоты молниеотводов: 1. Определение по справочнику Баратова (Корольченко) типа вещества. 2. Определение класса зоны помещения или наружной установки по ПУЭ и 123 Федеральному закону. 3. Определение по таблице 1 и п. 1. 1. РД 3421. 122 -87 (с. 4 и 5) типа зоны защиты и категории молниезащиты. 4. Выбор (определение по РД) вида молниеотвода: п. 2. 1 (с. 10); 2. 11 (с. 16); 2. 25 (с. 19); 5. Определение по РД места установки молниеотвода: п. 1. 6 (с. 8); 2. 3 с. 12); 2. 4 (с. 13); 2. 5 (с. 14); 2. 14 (с. 17). 6. Расчет высоты молниеотвода. В первую очередь определяется по проекции вида сверху расстояние от основания одиночного стержневого молниеотвода до дальней точки здания. Это расстояние должно быть равно r x — радиусу круга, представляющего сечение зоны защиты на высоте защищаемого сооружения h x одиночного стержневого и тросового молниеотводов.

Пример 3 Дано Разработать молниезащиту для насосной по перекачке бензина Б-70, расположенной в г. Новгороде: грунт имеет удельное сопротивление =100 Ом·м; размеры задания L = 100 м; S =20 м; h x = 10 м Решение. 1. 1. Бензин – ЛВЖ, с t всп = -37 0 С. 1. 2. Необходимость устройства молниезащиты. Определить класс зоны здания, помещения (ПУЭ, гл. 7. 3; 7. 4) Насосная по перекачке бензина Б-70 относится к классу зоны В-Iа (2), т. к. взрывоопасная концентрация паров бензина может образоваться в результате аварии или неисправности технологического оборудования (ПУЭ, п. 7. 3. 41). 1. 3. Определить категорию молниезащиты (РД 3421. 122 -87, табл. 1) Для класса зоны В-Iа (2) категория молниезащиты II (II кат. для В-Iа (2), В-Iб, В-IIа (22) и В-Iг (2)), здание должно быть защищено в местности со средней продолжительностью гроз 10 часов в год и более.

(продолжение) 1. 4. Определить тип защиты (стр. 25, 27 РД и карта рис. 2. 5. 13, ПУЭ). Для этого рассчитать ожидаемое количество поражений молнией в год в данной местности (г. Новгород) = (L +6 h х )(S +6 h х )-7, 7·h 2 х ] ·n· 10 -6 , где n- среднегодовое число ударов молнии в 1 км 2 земной поверхности в месте нахождения здания. N=[(100+60)·(20+60)-7, 7· 10 2 ]· 4· 10 -6 = 0, 048, т. к. N<1, то тип зоны защиты – Б (табл. 1, РД). Для чего по рис. 2. 5. 13, ПУЭ находим, что в г. Новгороде грозовая деятельность 40 60 часов в год, что соответствует удельной плотности ударов молнии в землю n, 1/км 2 год=4 (стр. 27, РД).

1. 5. Выбираем место установки и тип молниеотвода. При установке отдельно стоящих молниеотводов расстояние от них по воздуху и земле до защищаемого объекта и вводимых в него подземных коммуникаций не нормируется (РД, п. 2. 14, стр. 17) Допускается в качестве молниеприемника сетка из стальной проволоки d=6 мм, шаг ячеек 6 x 6 м (п. 2. 11, РД, стр. 16) Т. к. в нашем случае здание протяженное, и из практики известно, что предпочтение отдается стержневым молниеотводам, и нормами расстояние не регламентируется, выбираем защиту здания двумя стержневыми молниеотводами, расположенными по оси здания на удалении от торцов внутрь здания – 10 метров. Схема установки молниеотводов:

При расчете двойного стержневого молниеотвода торцевые области защиты определяются как зоны одиночных стержневых молниеотводов и на высоте защищаемого здания h x представляет круг радиусом r x , в нашем случае r x = (r x ) 2 +(S/2) 2 = 100+100=14, 1 м 2)Рассчитываем параметры зоны защиты молниеотводов для зоны Б (молниеотвод двойной стержневой). 2. 1. Определяем L – расстояние между молниеотводами L=L-2·r=100 -2· 10=80 м 2. 2. Определяем высоту молниеотвода. При известных h x и r x высота одиночного молниеотвода может быть определена (см РД п. 1. 1. стр. 27) по формуле h=(r x +1, 63·h x )/1, 5 = (14, 1+1, 63· 10)/1, 5=20, 3 м При такой h выполняется условие h<L 6 h, поэтому h 0= 0, 92·h=0, 92· 20, 3=18, 7 м; h c =h o -0, 14·(L–h)=18, 7 -0, 14·(80 -20, 3)=10, 3 м; r o =1, 5·h=1, 5· 20, 3=30, 5 м; r c =r o =30, 5 м;

При такой h выполняется условие h<L 6 h, поэтому h 0= 0, 92·h=0, 92· 20, 3=18, 7 м; h c =h o -0, 14·(L–h)=18, 7 -0, 14·(80 -20, 3)=10, 3 м; r o =1, 5·h=1, 5· 20, 3=30, 5 м; r c =r o =30, 5 м; r cx =r o · (h c – h x )/h c = 30, 5·(10, 3 -10)/10, 3=0, 9 м (см. рис. п. 3. 2 РД, стр 29) Из полученного значения r cx =0, 9 м следует, что на высоте h x (высота здания) не вся ширина здания (S=20 м) попадает в зону защиты молниеотвода. Увеличить r cx можно увеличением высоты молниеотвода h. Поиск оптимального значения h будем осуществлять методом последовательного приближения. Увеличим h с 20, 3 м до 25, 0 м. Тогда h o =h· 0, 92=23 м ; h c =h o -0, 14·(L-h)=23 -0, 14·(80 -25)=15, 3 м ; r o =1, 5·h=1, 5· 25=37, 5 м ; и r cx = r o · (h c – h x ) /h c = 37, 5·(15, 3 -10, 0)/15, 5 = 13 м ; Это значение r cx превышает требуемое r cx =10 м.

Поэтому понизим h до 24 м с 25 м. При h=24 м: h o = 0, 92 h = 0, 92· 24 = 22, 1 м ; h c = h o -0, 14 (L-h) = 22, 1– 0, 14 (80 -24)=14, 3 м; r o =1, 5 h=1, 5· 24=26 м; r cx =r o (h cx -h x )/h c =36(14, 3 -10)/14, 3=10, 8 м. На этом значении r cx (при высоте h=24 м) вполне можно остановиться, т. к. значение r cx =10, 8 м перекрывает ширину здания. 3)Построение зоны защиты типа Б в масштабе на миллиметровке : В выбранном масштабе в 3 х проекциях строим зону защиты двойного стержневого молниеотвода (см. рис. п 3. 2 РД, стр 29). После построения расставить все размеры. 4) Выбираем элементы молниеотвода (перечисленные в РД, стр. 24, п. 4). а) опоры стержневого молниеотвода выполняют из железоботона, стали любой марки или дерева (РД, пп 3. 1; 3. 2, стр 23);

б) стержневые молниеприемники (РД, п. 3. 3, стр 23) должны быть изготовлены из стали любой марки сечением 100 мм 2 , длиной 200 мм и защищены от коррозии оцинкованием, лужением или краской; в) токоотводы (РД, п 3. 5, табл 3, стр 13) выбираем круглые из стальной проволоки d=6 мм и для защиты от коррозии окрашиваем или используем оцинкованную проволоку; 5) Описание молниезащиты здания от вторичных проявлений молнии. По II категории — от электростатической индукции защита обеспечивается присоединением всего оборудования и аппаратов, находящихся в зданиях, сооружениях и установках, к защитному заземлению электрооборудования (РД, п. 2. 20 а стр 18) от электромагнитной индукции внутри зданий и сооружений между трубопроводами и другими протяженными металлическими конструкциями в местах их взаимного сближения на расстояние < 10 см через каждые 30 м следует привать (припаивать) перемычки стальной проволокой d 5 мм или стальной лентой S 24 мм 2 , а для кабелей с металлическими оболочками и броней перемычки из гибкого медного проводника (РД, п. 2. 20 б, стр 18).

-защита от заноса высоких потенциалов II категория (РД, П, П, 2. 22; 2. 23; 2. 24) Наземные, надземные и подземные коммуникации: а) на вводе в здание присоединяются к заземлителю электроустановок или защиты от прямых ударов молнии; а на ближайшей к вводу опоре коммуникации при защите от заноса высокого потенциала по внешним наземным (надземным) коммуникациям присоединяются к ее железобетонному фундаменту; при невозможности использования фундамента должен быть установлен искусственный заземлитель ввод в здание: а) воздушных линий электропередач до 1 кв; б) сетей телефонов; в) радио и сигнализации По II категории (РД, п 2. 10, стр 15) должен осуществляться только кабелями длиной 50 м с металлической броней или оболочкой или кабелями, проложенными в металлических трубах, которые на вводе в здание присоединяются к его железобетонному фундаменту или искусственному заземлению, указанному в п. 2. 2 г.

Пример 4. Здание получения ацетилена L=40 м; S=20 м; h x =10 м; расположено в Ленинградской области с сопротивлением грунта ρ=50 Ом·м. Рассчитать высоту молниеотвода. 1) Класс помещения В-I, ПУЭ п. 7. 3. 40 (с. 550) (Ацетилен, Баратов, том 1, с. 149, горючий и взрывоопасный газ) 2) По табл. 1 РД требуется защита на всей территории РФ, тип зоны защиты А, категория I (с. 5). 3) По п. 2. 1 (с. 10, 11) РД молниезащита должна выполняться отдельно стоящими стержневыми или тросовыми молниеотводами (см рис. 1 и рис. 2, РД). При этом обеспечивается удаление элементов молниеотвода от объекта и коммуникации согласно пп 2. 3; 2. 4; 2. 5 РД. 4) В соответствии с п 2. 3 РД (с. 12) при ρ 1000 ом·м S В =3 м, где S В – расстояние молниеотвода от здания.

Одиночный стержневой. =r x = = 30, 5 м Из r x =(1, 1 -0, 002·h)(h-h x /0, 85) после подстановки известных h x и r x имеем: 0, 002 h 2 – 1, 124·h + 43, 5 = 0 h 1, 2 = => h 1(+) = 520 м h 2(-) = 42 м принимаем за h h o =0, 85·h=0, 85· 42=35, 7 м r o =(1, 1 -0, 002·h)·h=(1, 1 -0, 002· 42)· 42=42, 7 м 2220)320( 002, 02 4, 4 3002, 04124,

Одиночный тросовый. =10 м r x = = 10, 4 м Из r x =(1, 35 — 0, 0025·h)(h — h x /0, 85) после подстановки известных h x и R x имеем: 0, 0025·h 2 -1, 38·h+26, 3=0 Это квадратное уравнение. Его корни: h 1, 2 = h 1(+) = 532 м — отбрасываем как нереальное для нас значение. h 2(-) =20 принимаем за h. h o =0, 85·h=0, 85· 20=17 м r o =(1, 35 -0, 0025·h)·h=(1, 35 -0, 0025· 20) · 20=26 м h on =h+2=20+2=22 м 22103 0025, 02 3, 260025, 043 8,

Кафедра ПБТПи. ПСанкт-Петербургский университет ГПС МЧС России. КАФЕДРА ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ ЗАДАНИЕ НА САМОСТОЯТЕЛЬНУЮ ПОДГОТОВКУ Повторить следующий материал: — материал лекции № 4. 2; — основные положения и требования инструкции по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций РД 34. 21. 122 -87 и СО-153 -34. 21. 122 —